Природный каучук — история, производство, применение
Каучук, производство резины, техпластина применение, резина для прокладок, листовая резина, пластина техническая, гост резина
Натуральный каучук (натуральный каучук) - эластичное вещество, получаемое в результате выделения (выделения жидкости) некоторых тропических растений (каучуковое дерево). Благодаря своей эластичности, прочности и прочности натуральный каучук является основным компонентом шин, используемых в автомобильных, авиационных и велосипедных шинах. Более половины всей производимой резины идет на автомобильные шины; остальное идет на резиновые изделия, такие как уплотнения, прокладки, ремни, шланги и т. д., а также на потребительские товары, такие как обувь, одежда, мебель и игрушки.
Каучуковое дерево
В промышленных масштабах натуральный каучук (натуральный каучук) получают почти исключительно из бразильского дерева гевеи из Южной Америки, где оно растет в дикой природе до высоты 34 метров. То же дерево плантации вырастает только до 24 метров, потому что углерод, необходимый для роста, также является неотъемлемой частью каучука. Поскольку только углекислый газ в атмосфере может снабжать растение углеродом, этот элемент необходимо разделить между двумя потребностями, если дерево активно выращивается. Кроме того, листья, которые обычно находятся только на вершине дерева (для облегчения постукивания), используют меньше углекислого газа, чем дикие деревья. Другие деревья, кустарники и травянистые растения также производят каучук, но поскольку ни один из них не обладает таким же действием, как Hevea brasiliensis, промышленные ботаники сосредоточили свое внимание исключительно на этом виде.При выращивании гевеи соблюдается естественный ландшафт почвы, чтобы деревья были защищены от ветра. Покровные культуры, посаженные рядом с каучуковыми деревьями, улавливают дождевую воду на склоне и помогают удобрять почву, фиксируя атмосферный азот. Также используются стандартные методы садоводства, такие как выращивание и прививка устойчивых корневищ в питомнике, ручное опыление и вегетативное размножение (клонирование) для получения генетически однородного продукта.
Гевея растет только в четко обозначенных районах тропиков и субтропиков, где нет морозов. Большое значение имеет обильное годовое количество осадков около 2500 мм, с особым вниманием к влажным источникам. В результате этих требований площадь для выращивания этого дерева ограничена. Юго-Восточная Азия имеет хорошие условия для выращивания каучукового дерева; а также части Южной Азии и Западной Африки. Выращивание гевеи в Бразилии, ее естественной среде обитания, было почти полностью уничтожено в начале 20 века.
Подсочка и коагуляция
При частичном срезании коры дерева гевеи из среза вытекает жидкость молочного цвета, которая высыхает и образует эластичную пленку. Биологическая функция этого латекса до сих пор неясна: он может способствовать заживлению разреза, защищая внутреннюю кору, или он может выполнять другие биохимические функции. Латекс состоит из водной суспензии мелких частиц цис-полиизопрена диаметром около 0,5 мкм, линейного высокомолекулярного каучукового полимера. Содержание каучука в суспензии составляет около 30 процентов.
Каучуковые деревья сажают примерно каждые два дня, создавая чашу латекса, содержащую около 50 граммов твердой резины каждый раз. Стандартный метод постукивания заключается в том, чтобы разрезать дерево на половину окружности ствола ножом и наклонить срез под углом 30 ° слева направо, начиная с самой высокой точки, удобной для силы тяжести. Деревья часто отдыхают в течение некоторого времени после многократного прикосновения. Производство начинается, когда дереву исполняется 5-6 лет; при бережном обращении срок службы вала может составлять более 20 лет. Выращивание деревьев плотностью 375 гектаров позволяет производить около 2500 кг каучука с гектара в год.
После сбора высвобожденного латекса каучук удаляют из эмульсии путем коагуляции с муравьиной кислотой с образованием крошки, похожей на молочный творог. Крошки промывают, просушивают между валиками и прессуют в блоки размером 67 x 33 x 18 см и весом 33,3 кг. Затем блоки заворачивают в алюминиевую фольгу и упаковывают в коробки для транспортировки.
Другой продукт - копченый лист, в котором творог спрессован в тонкие листы, которые промываются, а затем сушатся на дымном огне. Дым содержит натуральные фунгициды, которые защищают натуральный каучук от роста плесени и придают ему характерный янтарный цвет. Сушеные листья упаковываются в тюки по 110 кг для отправки.
Около 10 процентов всего натурального каучука поставляется в виде латекса с концентрацией около 60 процентов каучука, который используется для изготовления таких изделий, как хирургические перчатки, средства профилактического ухода и игрушки.
Природный каучук — развитие промышленности
Если латексу дать возможность испариться естественным образом, полученная резиновая пленка может быть высушена и спрессована в пригодные для использования изделия, такие как бутылки, обувь и воздушные шары. Индейцы Южной Америки производили такие изделия в древности: например, резиновые мячи использовались в ритуальной игре ацтеков (называемой оллама) задолго до того, как Христофор Колумб исследовал Южную Америку и Карибский бассейн. Говорят, что во время своего второго путешествия в Новый Свет в 1493–1496 годах Колумб видел, как уроженцы современного Гаити играли в игру с резиновыми мячами. В 1615 году испанец рассказал, как индейцы, собрав молоко из чашек, сделанных на разных деревьях, натирали им свои пальто, а также получали обувь и сырые бутылки, покрывая белки глины и оставляя сушиться.
Первые серьезные отчеты о производстве каучука и примитивной системе производства коренных американцев были сделаны в 18 веке Шарлем-Мари де ла Кондамин, членом французской географической экспедиции, отправленной в Южную Америку в 1735 году. Ла Кондамин описал каучук (каучук). Французское написание местного термина «плакучая древесина») как конденсированный сок дерева гевеи, и в 1736 году он отправил образцы каучука в Европу. Изначально новый материал был просто научным курьезом. Несколько лет спустя британский ученый Джозеф Пристли заметил его полезность для стирания карандашных следов с бумаги, и таким образом был придуман популярный термин «ластик». Постепенно развиваются и другие применения, в частности, для гидроизоляции обуви и одежды.
Большой прогресс в создании настоящей резиновой промышленности был достигнут в начале 19 века благодаря индивидуальным экспериментам шотландского химика Чарльза Макинтоша и английского изобретателя Томаса Хэнкока. Вкладом Макинтоша было повторное открытие в 1823 году угольного керосина как дешевого и эффективного растворителя. Он поместил раствор жевательной резинки и керосина между двумя тканями, избегая липких поверхностей, которые были характерны для более ранних предметов одежды из жевательной резинки с однородной текстурой. Вскоре после этого началось производство этих водонепроницаемых плащей с двойной текстурой, теперь известных как «маты».
Еще более важна работа Хэнкока, который стал коллегой и партнером Macintosh. Сначала он попытался растворить каучук в скипидаре, но его ткани, покрытые вручную, были неудовлетворительными с точки зрения текстуры поверхности и запаха. Затем он посвятил себя производству эластичных ниток. Резиновые полоски были вырезаны из импортных деталей и грубо приложены к одежде и обуви. В 1820 году Хэнкок изобрел замазку, чтобы найти применение своим отходам. Сконструированный из полого деревянного цилиндра с зубьями, который вращал приводной ролик с ручным управлением, эта небольшая машина, изначально содержавшая две унции резины, превзошла самые высокие ожидания Хэнкока. Вместо того, чтобы разрывать резину на куски, она создавала достаточное трение, чтобы сварить кусочки резины в единую массу, которую можно было использовать в дальнейшей обработке.
Усилия Макинтоша и Хэнкока решили исходную проблему обращения с сырьем, но оставалось одно серьезное препятствие на пути к полному использованию натурального каучука: он размягчался под воздействием тепла и закаливался от холода (что особенно раздражает в Северной Америке, где климат особенно раздражал был более экстремальным, чем в Великобритании). Натуральный каучук также был липким, пахнущим и скоропортящимся. Эти фундаментальные недостатки были устранены с изобретением Чарльзом Гудьером вулканизации в 1839 году. Разработав смесь каучука, белого свинца и серы и подвергнув их термической обработке (процесс вулканизации), Goodyear создала продукт - сначала огнеупорный каучук, а затем вулканизированный каучук - с впечатляющей прочностью.
Вулканизация сделала возможной современную резинотехническую промышленность, позволив использовать это вещество в автомобилях и велосипедных шинах, а затем и в автомобилях. Хотя более поздние открытия Гудьера усовершенствовали оригинальные методы, процесс вулканизации остается в основном таким же, как и в его дни.
С появлением велосипеда, а несколько позже и автомобиля и изобретения сплошной, а затем пневматической резиновой шины спрос на резину быстро вырос. К 1900 году ежегодно использовалось более 40 000 тонн натурального каучука, примерно половина из Бразилии и половина из Центральной Африки, где каучук поступал в основном из лоз Ландольфии. Однако в качестве важного промышленного материала в больших количествах требовался натуральный каучук, который можно было легко получить из диких и широко распространенных деревьев в бразильских джунглях или из африканских виноградных лоз, производящих всего около одного килограмма с гектара и уничтоженных для получения каучука. . Чтобы выращивать каучуковые деревья в других местах, в 1876 году семена бразильской гевеи из верхнего бассейна Ориноко были привезены из Бразилии в Англию по инициативе Британского индийского офиса.
В первое десятилетие 20-го века автомобиль был создан в Европе и Северной Америке, и автомобильная промышленность оставалась полностью зависимой от натурального каучука для изготовления шин и других компонентов до Второй мировой войны. После того, как Япония вступила в войну в 1941 году, азиатские источники натурального каучука, за исключением Шри-Ланки, были отрезаны союзниками. В ответ Соединенные Штаты и Советский Союз стремились выращивать альтернативные источники натурального каучука, такие как куст гуаюл и русский одуванчик. Эти попытки не увенчались успехом, но гораздо лучшие результаты были получены с синтетическим каучуком. В частности, Соединенные Штаты в одночасье увеличили производство синтетического каучука, достигнув годового объема производства 800 000 тонн. К концу войны, когда снова появился натуральный каучук, производство синтетического каучука в Соединенных Штатах рухнуло, но к началу 1950-х годов появились более качественные и более однородные синтетические материалы. Экспорт этих материалов стимулировал развитие промышленности синтетического каучука в Европе. В начале 1960-х годов производство натурального каучука было вытеснено производством синтетических эластомеров.